官地水電站導流及主體工程施工規劃研究

王明濤，程福安

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 前 言

官地水電站位于雅礱江干流下游、四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內，系雅礱江卡拉至江口河段水電規劃五級開發方式的第三個梯級電站。電站工程樞紐建筑物主要由碾壓混凝土重力壩及下游消力池、右岸引水系統及地下廠房發電系統組成。大壩壩頂高程1 334m，最大壩高168m，壩頂長度516m，整個壩體共24個壩段。大壩溢流壩段布置5孔溢流表孔，在擋水壩段設2孔放空中孔共同泄洪，大壩下游設消力池底流消能。右岸發電廠房為地下式，裝機4臺，單機容量為600MW水輪發電機組，總裝機容量為2 400MW。施工期左、右岸各布置1條導流洞。

導流及主體工程主要工程量為:土石方明挖約838萬m3，石方洞挖約267萬 m3，常態混凝土約197萬m3，碾壓混凝土約308萬m3，鋼筋鋼材約9萬t，帷幕灌漿22萬m2，固結灌漿25萬2，回填灌漿10 萬 m2，金屬結構1.6 萬 t，。

工程施工特點:高碾壓混凝土重力壩處于高山峽谷，施工道路布置困難，施工強度高，地下洞室較多，圍巖基本穩定，但局部的頂拱及邊墻、端墻部位有可能形成坍塌、掉塊及變形。

2 工程分標

2.1 分標原則

土建按建筑物分標，金屬結構安裝納入相應的土建工程，安全監測工程單獨成標，廠房機電設備安裝單獨成標。

2.2 分標慨況

導流洞工程按左右岸分為2個標，纜機平臺及壩肩開挖工程左右岸各1個標，大壩工程為1個標，地下廠房土建及金屬結構安裝為1個標，庫區防滲處理為1個標。

輔助洞室:地下廠房、主變室通排風工程及上層排水廊道為1個標，三大洞室中導洞及上層支洞為1個標，尾調交通洞為1個標。

廠房機電設備安裝為1個標。金屬結構采購共分3個標(13個標段);機電設備采購分為6個標，根據情況每個標再劃分若干標段。

安全監測工程分為3個標，分別為左、右岸導流洞進出口邊坡安全監測標，大壩安全監測標、引水發電系統安全監測標。

3 施工導流

3.1 導流標準及導流方式

官地樞紐工程為一等大(1)型，主要建筑物級別為Ⅰ級，相應導流建筑物級別為Ⅳ級。經研究，選擇初期導流標準為20年一遇，相應設計流量9 780 m3/s。

初期導流采用全年斷流圍堰擋水、隧洞導流的導流方式。兩岸各布置1條導流洞，斷面尺寸16m×19m，呈城門洞形。

后期導流采取由在壩體設置的放空中孔和表孔的導流方式。

3.2 導流規劃

2007年12月初河道截流，截流標準為10年一遇旬平均流量，設計流量Qp=10%=810m3/s。

2007年12月～2010年12月，設計洪水標準為20年一遇，流量Qp=5%=9 780m3/s。

在2010年12月底，壩體混凝土最低澆筑到1 253.00m高程，已超過圍堰頂高程，壩體具備擋水條件。2011年1月初～2011年10月底，壩體臨時擋水度汛標準為100年一遇，流量QP=1%=11 900 m3/s。

2011年11月上旬，左、右岸導流洞下閘，2012年4月底封堵堵頭施工完畢。為盡可能減少官地電站蓄水對二灘電站運行的影響，水庫蓄水安排在6月初進行，6月上旬即可蓄水到極限死水位1 321m，具備第一臺機組充水發電條件。

4 主體工程施工方案及進度研究

4.1 導流洞工程

4.1.1 施工通道

左岸導流洞洞身段長度為744.137m;右岸導流洞洞身段長度為1 018.600m。經分析比較，確定在左岸導流洞中游段布置1條施工支洞，在右岸導流洞上游段及中游段各布置1條施工支洞，分岔進入導流洞上、下層。施工支洞均起于兩岸低線公路，城門洞形，斷面(寬×高)尺寸8m×7m。3條施工支洞總長約1km。

4.1.2 主要施工方案

導流洞分兩層加底部保護層進行開挖，上層高約8.5m，下層高約9.5m，底部保護層高約3m，上層設中導洞，中導洞領先，兩側跟進。上層采用多臂鉆鉆孔、光面爆破，中層采用梯段爆破、邊墻預裂，潛孔鉆鉆孔，底部保護層采用水平鉆孔，光面爆破。3m3側卸裝載機挖裝，配20t自卸汽車出渣。上層鉆孔實際施工采用架設在自制平臺車上的氣腿風鉆。

混凝土襯砌采用先底板后邊頂拱的施工順序，每條導流洞布置2套鋼模臺車。混凝土運輸采用6m3混凝土攪拌車，混凝土泵入倉。

4.1.3 施工進度

導流洞工程于2006年2月開工，要求2007年8月15日洞身混凝土及灌漿施工完成，具備過水條件;2007年10月15日前施工支洞封堵、進出口圍堰拆除施工完成，本工程完工。

根據施工過程的實際情況，對進度計劃進行了調整。導流洞實際于2007年11月25日完成進出口圍堰及巖埂拆除后過流，并順利破堰過流。進口閘室于2008年1月澆筑完成。

4.2 纜機平臺及壩肩(壩頂高程以上)開挖工程

4.2.1 施工通道及主要施工方案

左、右岸分別有3條道路可以利用，即纜機平臺公路(左岸1 406m高程、右岸 1 450m高程)、1 334m高程高線公路、1 225m高程低線公路。從現有道路分岔修建施工機械便道，施工機械通過便道到達作業面。由于兩岸邊坡較陡，石渣推至1 334m和1 225m高程集渣平臺，通過高線和低線公路出渣。集渣平臺外側采用鋼筋石籠堆筑擋渣墻，應及時出渣，防止石渣下江。

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m內。邊坡開挖主要是采用預裂爆破技術。鄰近水平建基面，應預留巖體保護層。

4.2.2 施工進度

纜機平臺及壩肩開挖工程于2007年3月開工，計劃2007年12月31日完工。

2007年6月30日完成右岸纜機平臺1 450m高程以上的開挖，2007年8月31日完成1418m高程以上的開挖，2007年12月31日開挖至1 334m高程。

4.3 大壩工程

4.3.1 施工通道

1 334～1 220m高程壩肩的土石方堆渣至1 225m高程集渣平臺，通過低線公路出渣。1 220～1 166m高程基坑的土石方開挖，分別由上、下游圍堰背坡下臥形成的基坑上、下游通道出渣。

大壩1 166～1 260m高程的碾壓混凝土由下游圍堰背坡下臥至消力池基坑經基坑深槽部位碎石填筑道路及消力池基坑左側碎石填筑道路和消力池右邊墻外側碎石填筑道路到達倉面。入倉口道路隨著大壩碾壓混凝土的不斷上升而上升。溢流壩段1 240～1 260m高程的碾壓混凝土考慮在右中孔壩段搭設棧橋，汽車由右岸下游入倉道路經右岸擋水壩經棧橋直接入倉。

大壩1 260m高程以上碾壓混凝土運至右岸供料線平臺，再轉負壓溜槽;右岸供料線平臺與右壩頂公路相結合，供料平臺寬10.0m;左岸通過皮帶機經皮帶機洞的運輸從低線至左壩頂再轉負壓溜槽。

4.3.2 主要施工方案

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m內。邊坡開挖主要是采用預裂爆破技術，鄰近水平建基面，應預留巖體保護層。基礎不允許欠挖，開挖面應嚴格控制平整度。

壩體1 260m高程以下碾壓混凝土以自卸車直接入倉為主。壩體1 260m高程以上的碾壓混凝土的入倉方式是:左、右壩肩各架設2條負壓溜槽向下供料結合壩面汽車轉運作為主要澆筑手段，20t纜機配6m3混凝土罐作為補充。消力池基礎碾壓混凝土由20t自卸汽車經下游圍堰背坡下臥至基坑直接入倉;消力池邊墻碾壓混凝土采用2臺MQ600/30門機吊3m3臥罐入倉。

4.3.3 施工進度

壩肩及基坑開挖工程于2008年1月開工，2009年9月完成。2009年10月開始澆筑大壩混凝土，2011年10月完成大壩混凝土澆筑，2012年4月完成表孔閘門的安裝。

2011年11月初導流洞下閘，2012年4月完成導流洞封堵。6月初水庫開始蓄水，6月上旬即可蓄水到極限死水位1 321m，具備充水發電條件。

4.4 右岸引水發電系統

4.4.1 施工通道

在充分利用永久通道的基礎上，地下廠房系統三大洞室布置上、中、下三層施工支洞。廠房上、中層施工支洞為兩端雙通道。主變室、尾調室施工支洞為單通道。

主廠房和主變室上層支洞利用主廠房送風洞和主變室排風洞，尾調室上層施工支洞從主變室排風洞分岔，到達三洞室頂拱。主廠房另一端上層支洞從過壩交通洞樁號進入主廠房。三洞室中層支洞利用進廠交通洞或分岔引出支洞。廠房另一端中層支洞從進廠交通洞分岔經主變室至副廠房端。三洞室上游端下層支洞從進廠交通洞分岔通往壓力管道下平段。下游端下層支洞從過壩交通洞分岔引出支洞至尾水洞，穿過尾水洞進入尾水管洞，再進入尾調室和廠房底部。

排水廊道施工支洞分別從主廠房上層支洞、廠房中支洞和壓力管道下支洞分岔進入排水廊道第一層、第二層、第三層。

4.4.2 施工方案

三大洞室頂拱開挖采用多臂鉆鉆孔，噴混凝土臺車和錨桿臺車進行支護;頂拱以下石方洞挖采用梯段爆破、邊墻預裂的方式。巖壁梁部位開挖應采取光面爆破，要求實測松動范圍小于20cm。巖壁不允許欠挖，嚴格控制超挖，超挖不大于20cm。

廠房混凝土澆筑由6m3攪拌車經交通洞運至安裝間，再由小橋機吊混凝土臥罐入倉或轉溜槽入倉。渦殼混凝土滿足相應的溫控要求。

壓力管道采用從進廠交通洞運管片進入安裝間。在安裝間將3個管片焊接為管節，將管節運入壓力管道進行安裝。

4.4.3 施工進度

引水發電系統從2007年11月開始廠房上層擴挖，2009年7月底完成主廠房第一臺機組基坑的開挖和支護。

第一臺機組混凝土澆筑及埋件安裝于2009年8月～2011年5月，歷時22個月;第一臺機組安裝于2011年6月～2012年6月，歷時13個月。后續機組順序滯后1～4個月開始澆筑混凝土，廠房土建工程在2012年5月底全部完成。2013年6月機組全部安裝完畢。

4.5 施工總進度

本工程籌建及準備期從2005年1月至2007年9月，工期33個月。

主體工程施工期從2007年10月開始，至2012年7月初第一臺機組發電，工期57個月。

工程完建期從2012年7月至2013年6月，工期12個月。

5 施工交通運輸

5.1 對外交通運輸

官地水電站外來物資運輸總量約169萬t，高峰年為2009年，運輸量約50萬t。經研究分析，電站鐵路轉運站設置在成昆鐵路漫水灣站，電站對外交通公路起于經久，經河西鎮，翻越磨盤山，過金河鄉至金河大橋左岸橋頭，金河大橋左岸橋頭至打羅，接官地水電站場內外連接公路。線路總長約67km。

重大件為主變壓器，單件運輸重約160t，外形尺寸可滿足鐵路運輸的限制要求。次重件轉輪分半運輸，重約145t，轉輪直徑8.0m左右，根據公路和鐵路現有運行條件，采用散件運輸，現場設廠加工組裝。轉子中心體重約75t，采用水運和公路運輸方式。水泥、粉煤灰、鋼材和木材等物資需經鐵路運輸，再經公路運輸至電站工地。

5.2 場內運輸

本工程的場內施工公路總長約42.93km，其中公路隧洞6.4km。

根據工程樞紐布置和施工總布置格局，確定場內公路布置規劃的主線為左右岸各布置一條高線公路、低線公路及高低線連接線公路，左、右岸纜機平臺公路，至料場的料場公路。

為溝通左、右兩岸交通，前期需要在上、下游各建一座臨時索道橋。為溝通左、右岸永久交通，需在下游建一座跨江永久大橋。

6 施工工廠設施及施工總布置

整個工程區布置2個砂石加工系統、3個混凝土系統、4個渣場及其他輔助設施。

6.1 砂石加工系統

6.1.1 打羅砂石加工系統

打羅砂石加工系統料源為地下廠房、導流洞的玄武巖洞渣，設計毛料處理能力420t/h，成品料生產能力350t/h，滿足混凝土月高峰澆筑強度5.0萬m3要求。主要供應地下廠房、導流洞所需混凝土砂石骨料及30萬m3大壩混凝土所需的成品骨料。

6.1.2 竹子壩砂石加工系統

竹子壩砂石加工系統料源為竹子壩料場的玄武巖料。設計規模為毛料處理能力2 200t/h，成品料生產能力1 750t/h，滿足混凝土月高峰澆筑強度25萬m3要求。主要供應大壩、消力池、廠房進水口、壓力管道上平段及斜井段所需混凝土砂石骨料。

6.2 混凝土生產系統

6.2.1 打羅混凝土系統

打羅混凝土系統布置于打羅溝附近，設置二座2×1.5m3型混凝土拌和樓，設計生產能力為150m3/h，主要承擔導流工程和地下廠房工程的混凝土供應。

6.2.2 大壩高線混凝土系統

高線混凝土系統布置于竹子壩溝內、靠開關站旁，設置一座2×6m3型和一座4×3m3型混凝土拌和樓，主要供應有溫控要求的大壩和進水口的混凝土。該系統的制冷應按夏季生產混凝土出機口溫度11℃(常態)和12℃ (碾壓)的要求進行。

6.2.3 大壩低線混凝土系統

低線混凝土系統布置于大壩下游距壩址1.0km處，設置2座2×6m3型混凝土拌和樓。主要供應有溫控要求的大壩及消力池的混凝土。該系統的制冷應按夏季生產混凝土出機口溫度11℃(常態)和12℃ (碾壓)的要求進行。

6.3 渣場規劃及土石方調運

工程土石方開挖總量為1 105萬m3，其中土石方明挖約838萬m3，洞挖約267萬m3，除工程直接或間接利用外，總棄渣量為1 531萬m3(松方)。選擇大壩左岸下游約4.5km處的河灘地、大壩左岸下游約3.0km處的大橋溝溝口、大壩上游約0.8km處的黑水河溝口段及大壩上游約1.6km處的庫區虎山灘岸坡4個區域作為本工程堆渣場。其中位于大橋溝上游的2#－1渣場主要用于堆存洞挖可利用料，回采加工后作為混凝土骨料。

根據料源規劃，導流洞和地下廠房的洞渣運往2#－I渣場作為打羅人工骨料加工系統的回采毛料。考慮到出渣方向的順暢和壩肩開挖對本標出渣的影響，上游工作面的開挖棄渣運往4號渣場，下游工作面的開挖棄渣運往1號渣場、2#－II渣場。

考慮到出渣方向的順暢和3號渣場的啟用時間，前期的壩肩開挖棄渣均運往上游4號渣場，后期的壩肩開挖棄渣可運往3號渣場。考慮到各渣場的容量和2#－I渣場回采結束時間，壩基及消力池開挖棄渣直接運往3號渣場。河道整治和圍堰拆除堆于2#－I區回采場。

6.4 生活設施

工程集中布置了3個承包商營地和1個業主營地，分別位于下游左岸打羅溝附近、庫區右岸虎山灘、下游大鹽池。營地建筑面積8.7萬m2。

7 結束語

官地水電站施工規劃報告對官地工程分標方案、施工方案、施工進度、施工交通、施工工廠設施、場地布置、土石方調運、機電設備及金屬結構施工規劃等進行了深入細致的研究，為工程順利實施提供了有力的技術支撐。

電站于2005年初開始籌建，2007年10月主體工程已開工，2007年12月初實現大江截流，2012年3月提前發電。規劃的各大系統及場地布置大都按規劃要求實施，實現了工程施工規劃的總體目標。